手機保護殼模具設(shè)計與加工

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1、四川托普信息技術(shù)職業(yè)學院畢業(yè)設(shè)計 摘要 注射成型是熱塑性塑料成型的主要方法之一，可以一次成型形狀復(fù)雜的精密塑件。隨著手機市場的興起人們對手機的追求日趨完美，本次設(shè)計針對手機保護殼（諾基亞C3-00），因為是薄壁件（0.5mm），所以在選材時應(yīng)選擇高強度、凝固性較快的材料。通過對零件結(jié)構(gòu)進行了工藝分析，采用ABS作為塑件的材料。采用單分型面，根據(jù)模具的型腔數(shù)目以及最大注塑量、注射壓力、鎖模力、模具的安裝尺寸等因素選擇了注射機，選擇成型零部件的尺寸；采用扇形澆口；由于型腔側(cè)壁開有耳機孔和按鍵孔的補片，所以我們在型腔上進行側(cè)抽芯和型芯底部的平行頂出完成脫模，并對模具的材料進行了選擇，如此設(shè)計出

2、的結(jié)構(gòu)可確保模具工作運行可靠。對模具結(jié)構(gòu)與注射機的匹配進行了校核。用UG5.0繪制出模具三維圖形，最后利用UG5.0 CAM模塊對型芯和型腔進行了加工仿真，制定了符合要求的數(shù)控加工工藝過程。 關(guān)鍵詞：注塑模、側(cè)抽芯、手機保護殼、ABS、UG5.0 目 錄 前 言 4 第一章 緒 論 5 1.1模具發(fā)展的現(xiàn)狀 5 1.2存在問題和主要差距 6 1.3發(fā)展展望 7 第二章 材料與塑件分析 8 2.1 塑件分析 8 2.2 塑件材料分析 9 2.3 確定塑件設(shè)計批量 10 2.3 確定塑件設(shè)計批量 10 2.4 計算塑件的體積和質(zhì)量 10 2.5 注塑

3、機的選擇 11 2.6注塑機的參數(shù)校核 13 2.6.1 最大注塑量校核 14 2.6.2 注射壓力校核. 14 2.6.3鎖（合）模力校核 15 2.6.4模具安裝尺寸的校核 16 2.6.5開模行程的校核 16 第三章 選擇塑件的分型面 17 第四章 標準件的選擇 17 4．1標準模架的選取 17 4．2標準緊固件的選用 18 第五章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 18 5.1 概述 18 5.2 流道設(shè)計 19 5.2.1 主流道設(shè)計 19 5.2.2分流道設(shè)計 20 5.3 澆口設(shè)計 21 第六章 加熱系統(tǒng)的設(shè)計 23 6.1模具加熱的主要方式 23 6

4、.2關(guān)于本產(chǎn)品的加熱裝置 23 第七章 頂出機構(gòu)的設(shè)計 24 7.1 頂出機構(gòu)的分類 24 7.2 頂出機構(gòu)的設(shè)計原則 24 7.3頂出機構(gòu)的基本形式 24 第八章 成型零件的設(shè)計 26 8．1凹模的設(shè)計 26 8．2凸模的設(shè)計 26 8．3成型零件工作尺寸計算 26 8．3.1凹模徑向尺寸計算 26 第九章 模具設(shè)計總圖 28 第十章 結(jié) 論 29 參考文獻 30 致 謝 31 - 3 - 四川托普信息技術(shù)職業(yè)學院畢業(yè)設(shè)計 前 言 隨著我國科技文化技術(shù)及國民經(jīng)濟快速發(fā)展，模具行業(yè)的地位越來越重要，模具技術(shù)的發(fā)

5、展越來越先進。 模具行業(yè)是一個對工作和實踐經(jīng)驗要求非常強的專業(yè)，它要求我們在學校掌握扎實的理論知識，并要求我們有充分的實踐環(huán)境。在大學幾年學習中，完成規(guī)定的相關(guān)課程，需熟練的掌握機械制圖、機械設(shè)計、材料學、模具制造工藝、塑料成型工藝與模具設(shè)計，以及其他一些相關(guān)知識，對模具行業(yè)的發(fā)展、模具技術(shù)的應(yīng)用、模具結(jié)構(gòu)的設(shè)計、模具材料的選擇、公差配合的選用要有一個比較系統(tǒng)和全面的認識理解。 畢業(yè)設(shè)計也是大學學習的最后一個環(huán)節(jié)，也是最重要的一個環(huán)節(jié)，是對以前所學的基礎(chǔ)理論知識及所掌握的技能的綜合運用和檢驗。 本論文以手機保護殼注塑成型工藝分析及模具設(shè)計為主線，依據(jù)模具的基本組成部分，基

6、礎(chǔ)知識和設(shè)計技巧相結(jié)合，理論與實踐相結(jié)合，對于手機保護殼模具結(jié)構(gòu)設(shè)計中的關(guān)鍵之處以及可能出現(xiàn)的問題和處理方式進行詳細剖析。從模具的加工工藝角度出發(fā)，分析并提供便于加工的模具結(jié)構(gòu)形式，使模具設(shè)計和加工更加緊密的結(jié)合在一起。 畢業(yè)設(shè)計過程中，遇到很多問題及困難，在指導老師邢老師的悉心指導和幫助下，克服了困難，完成了本次設(shè)計。由于，缺乏相應(yīng)的實踐經(jīng)驗，本次設(shè)計的模具不可避免的存在一些問題，敬請各位老師批評指正。  第一章 緒 論 1.1模具發(fā)展的現(xiàn)狀 市場研究報告網(wǎng)訊，模具成本持續(xù)上升，利潤空間進一步壓縮，市場占有率持續(xù)下滑。模具材料成本包括鋼材、橡膠、五金原材料、物流成本

7、等費用，近幾年隨著通貨膨脹的影響，大幅攀升。我國農(nóng)村勞動力的供給格局正由“無限供給”向“有限剩余”轉(zhuǎn)變，16至64歲之間的勞動力增量在2004年到2011年間以每年13.6%的速度減少，并預(yù)計將在2015年停止增長，即人口紅利逐漸消失。因而自2010年以來，我國有30余個省份相繼上調(diào)了最低工資標準，一般模具工人月薪都在 2500元以上，一些工廠甚至給到5000元以上。而據(jù)國際勞工組織統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，印尼工人工資是148美元/月，越南是85美元/月，柬埔寨更是只有 61美元，均遠低于我國。用工成本居高不下使我國模具出口的價格優(yōu)勢逐漸喪失，部分歐美客商已開始向印度、越南、孟加拉等較低成本的國家轉(zhuǎn)移訂

8、單。 模具企業(yè)自主創(chuàng)新能力和品牌意識不足，重復(fù)生產(chǎn)中低端產(chǎn)品，在市場競爭中非常被動。一方面，國內(nèi)制模具企業(yè)業(yè)產(chǎn)品同質(zhì)現(xiàn)象嚴重，產(chǎn)品缺乏差異化，基本是拿著別人的產(chǎn)品進行模仿、改版，從而導致生產(chǎn)的產(chǎn)品在樣式、用料、檔次、目標、市場方面基本雷同，而多數(shù)又集中于低檔模具的生產(chǎn)，從而造成低檔產(chǎn)品嚴重過剩，惡性競爭泛濫。 歐美等國信用評級持續(xù)下調(diào)導致人民幣升值壓力繼續(xù)增大，各大模具企業(yè)都不敢貿(mào)然接下外貿(mào)長單，以免匯率波動帶來損失。對模具出口等外向型企業(yè)來說，實際有效匯率上升1%，出口/銷售額比率下降約0.3%~0.5%，因而單是匯率因素，全年五金、塑膠等原材料成本已平均上漲至少10%~

9、20%。同時世界上其他國家的本幣兌美元也相應(yīng)在持續(xù)升值，和人民幣相比，升值的幅度有高有低。這種雙重匯兌損失相比原材料和勞動力成本的上漲，給出口型企業(yè)帶來的創(chuàng)傷更為嚴重。 誠信危機損傷中國模具業(yè)的健康有序發(fā)展。國際模協(xié)秘書長羅百輝表示，在去年以來顯現(xiàn)的民營企業(yè)債務(wù)危機中，中國商人的信用似乎再次降至“冰點”。而作為中國商人的一分子，中國模具商自然不能獨善其身。去年以來，溫州、廣 東、福州的部分模具商，因債務(wù)危機而“跑路”或自殺導致的企業(yè)關(guān)閉停產(chǎn)事件共達數(shù)百起，嚴重挫傷了模具企業(yè)的信用。內(nèi)部資金流量不足導致債務(wù)危機，外部貿(mào)易方現(xiàn)金結(jié)算的要求，對中國模具企業(yè)形成“內(nèi)憂外患”的局面，導致

10、更加嚴重的資金壓力。企業(yè)主動被動違約情況增加，又再次加劇了信用下降，形成了惡性循環(huán)，嚴重干擾到我國模具企業(yè)的健康有序發(fā)展。 1.2存在問題和主要差距 近年來，人們對各種設(shè)備和用品輕量化要求越來越高，這就為塑料制品提供了更為廣闊的市場。塑料制品要發(fā)展，必然要求塑料模具隨之發(fā)展。汽車、家電、辦公用品、工業(yè)電器、建筑材料、電子通信等塑料制品主要用戶行業(yè)近年來都高位運行，發(fā)展迅速，塑料模具也快速發(fā)展。近3年平均年增長率為21%，高于模具行業(yè)總體發(fā)展速度近4個百分點。有關(guān)專家預(yù)計，由于我國塑料工業(yè)的快速發(fā)展，特別是工程塑料的高速發(fā)展，今后我國塑料模具的發(fā)展速度仍將繼續(xù)高于模具工業(yè)的整體發(fā)展速度。近年

11、內(nèi)，年增長率將保持15%以上的水平。同時，由于我國塑料模具價格較低，在國際市場上有較強的競爭力，因此，進一步擴大出口的前景很好。 但專家也指出，雖然我國塑料模具無論是在數(shù)量上，還是在質(zhì)量、技術(shù)和能力等方面都有了很大發(fā)展，與國民經(jīng)濟發(fā)展需求和世界先進水平相比，差距仍很大。一些大型、精密、復(fù)雜、長壽命的中高檔塑料模具每年仍大量出口。在總量供不應(yīng)求的同時，一些低檔塑料模具已供過于求，市場競爭激烈；一些技術(shù)含量不太高的中檔塑料模具也有一些趨向于供過于求。 我國塑料模具行業(yè)與其發(fā)展需要和國外先進水平相比，主要存在六個方面的問題。 1、發(fā)展不平衡，產(chǎn)品總體水平較低雖然有個別企業(yè)的

12、部分產(chǎn)品已達到或接近國際水平，但總體來看，模具的精度、型腔表面粗糙度、生產(chǎn)周期、壽命等指標與國外先進水平相比尚有較大差距。包括生產(chǎn)方式和企業(yè)管理在內(nèi)的總體水平與國外工業(yè)發(fā)達國家相比尚有10年以上的差距。 2、工藝裝備落后，組織協(xié)調(diào)能力差雖然部分企業(yè)經(jīng)過近幾年的技術(shù)改造，工藝 裝備水平已比較先進，有些三資企業(yè)的裝備水平也并不落后于國外，但大部分企業(yè)工藝裝備仍比較落后。更主要的是我們企業(yè)的組織協(xié)調(diào)能力差，難以整合或調(diào)動社會資源為我所用，從而就難以承接比較大的項目。 3、多數(shù)企業(yè)開發(fā)能力弱：一方面是技術(shù)人員比例低、水平不夠高，另一方面是科研開發(fā)投入少，更重要的是觀念落后，對開發(fā)不夠重視

13、。模具企業(yè)不但要重視模具開發(fā)，而且要重視產(chǎn)品開發(fā)。 4、管理落后更甚于技術(shù)落后，管理落后有時卻難以意識到。國內(nèi)外模具企業(yè)管理上的差距十分明顯，管理上的差距所帶來的問題往往比技術(shù)上的差距更為嚴重。同一個企業(yè)，設(shè)備不變，人員不變，管理一變，立竿見影，這樣的例子并不少見。 5、供需矛盾，這是一時還難以解決的，國產(chǎn)塑料模具國內(nèi)市場滿足率只有74.7%，其中大型、精度、長壽命模具滿足率還要低，估計不足60%。同時，工業(yè)發(fā)達國家的模具正在加速向我國轉(zhuǎn)移，國際采購越來越多，國際市場前景很好。市場需求旺盛，生產(chǎn)發(fā)展一時還難以跟上，供不應(yīng)求的局面還將持續(xù)一段時間。 6、體制和人才問題的解決尚待時日，

14、在社會主義市場經(jīng)濟中，競爭性行業(yè)，特別是像模具這樣依賴于特殊用戶，需單件生產(chǎn)的行業(yè)，國有和集體所有制原來的體制和經(jīng)營機制已越來越顯得不適應(yīng)。人才的數(shù)量和素質(zhì)水平也跟不上行業(yè)的快速發(fā)展。雖然各地都在努力解決這兩個問題，但要得到較好解決尚待時日。 1.3發(fā)展展望 目前，我國經(jīng)濟仍處于高速發(fā)展階段，國際上經(jīng)濟全球化發(fā)展趨勢日趨明顯， 這為我國模具工業(yè)高速發(fā)展提供了良好的條件和機遇。一方面，國內(nèi)模具市場將繼續(xù)高速發(fā)展，另一方面，模具制造也逐漸向我國轉(zhuǎn)移以及跨國集團到我國進行模具采購趨向也十分明顯。因此，放眼未來，國際、國內(nèi)的模具市場總體發(fā)展趨勢前景看好，預(yù)計中國模具將在良好的市場環(huán)境下得到高速發(fā)

15、展，我國不但會成為模具大國，而且一定逐步向模具制造強國的行列邁進。隨著國民經(jīng)濟總量和工業(yè)產(chǎn)品技術(shù)的不斷發(fā)展，各行各業(yè)對模具的需求量越來越大，技術(shù)要求也越來越高。雖然模具種類繁多，但其發(fā)展重點應(yīng)該是既能滿足大量需要，又有較高技術(shù) 含量，特別是目前國內(nèi)尚不能自給，需大量進口的模具和能代表發(fā)展方向的大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具。模具標準件的種類、數(shù)量、水平、生產(chǎn)集中度等對整個模具行業(yè)的發(fā)展有重大影響。因此，一些重要的模具標準件也必須重點發(fā)展，而且其發(fā)展速度應(yīng)快于模具的發(fā)展速度，這樣才能不斷提高我國模具標準化水平，從而提高模具質(zhì)量，縮短模具生產(chǎn)周期，降低成本。由于我國的模具產(chǎn)品在國際市場上占有較

16、大的價格優(yōu)勢，因此對于出口前景好的模具產(chǎn)品也應(yīng)作為重點來發(fā)展。 第二章 材料與塑件分析 2.1 塑件分析 本次設(shè)計的產(chǎn)品如圖1所示手機保護殼，作為手機保護殼對其精度及表面粗糙度要求不高，因為是薄殼零件且注射過程中冷卻較快，在不影響使用的前提下允許存在較少飛邊和熔痕工藝痕跡，因為有曲面的存在所以需要一定的配合精度要求。從整體結(jié)構(gòu)分析：制品表面積較大、高度不大但是壁薄、零件的曲面復(fù)雜，型腔、型芯加工困難因此采用側(cè)抽芯和平衡頂出機構(gòu)。從整體工藝性分析：根據(jù)制品外觀要求與結(jié)構(gòu)特定要求選擇澆口位置在零件內(nèi)部，制品薄而大要求冷卻必須均勻而充分，脫模力合理要求頂出機構(gòu)頂出均勻。 圖1 手

17、機保護殼 2.2 塑件材料分析 塑料成型原料的選取應(yīng)從加工性能、力學性能、熱性能、物理性能等多方面因素考慮來選取合適的塑料進行生產(chǎn)，本次設(shè)計材料的選擇是根據(jù)材料特性進行 選擇的。 根據(jù)塑料受熱后表現(xiàn)的性能和加入各種輔助料成分的不同可分為熱固性材料和熱塑性材料，通過比較分析可以看出熱固性塑料主要用于壓塑、擠塑成型， 而熱塑性塑料還適合注塑成型，本次設(shè)計為注塑設(shè)計，所以采用熱塑性塑料。 熱塑性塑料還分為很多種，如聚乙稀、聚丙稀、聚氯乙烯、聚苯乙烯和ABS等等，為了選到合適的塑件材料，通過對塑件的分析和查閱有關(guān)資料可選擇以下材料見表1。 表1 注塑塑料聚乙烯 塑料名稱 聚乙烯

18、 材料特性 結(jié)晶部分多時，塑料硬度高、韌性大、抗拉強度高，但整體尺寸變小，耐沖擊強度及斷裂強度底。 成型 工藝 特點 聚乙烯制件最顯著的特點是收縮率大，這與材料的可結(jié)晶性和模具溫度有關(guān)。定型后塑件在強的收縮牽引作用下，可令制件變形和翹曲。 注射溫度 聚乙烯的注射溫度一般在120～310℃之間，溫度超過300℃時，收縮率會明顯增大。 注射速度及壓力 聚乙烯的注射壓力一般選擇在68.6～137.2Mpa之間。注射速度不易過快，以保證結(jié)晶程度高。 模具溫度 聚乙烯的模具溫度相對較高，一般調(diào)節(jié)在75～85℃。 通過對聚乙烯材料的分析，并考慮到制件注塑溫度和高的抗拉強度，本設(shè)

19、計采用聚乙烯材料。聚乙烯的技術(shù)指標、注射工藝參數(shù)具體看表2 表2聚乙烯的注射工藝參數(shù) 注射機類型 螺桿式 螺桿轉(zhuǎn)速 30 ~ 60r/min 噴嘴形式 直通式噴嘴 噴嘴溫度 180~190℃ 模具溫度 50 ~ 70℃ 注射壓力 60 ~100Mpa 保壓壓力 5 ~ 10 Mpa 冷卻時間 5 ~ 15s 周期 15 ~ 30s 后處理方法 紅外線烘箱溫度70℃時間0.3 ~ 1h 備注 原材料應(yīng)預(yù)干燥0.5h以上 2.3 確定塑件設(shè)計批量 該產(chǎn)品為批量生產(chǎn)，故設(shè)計的模具要有一定的注塑效率，由于塑件長寬度小，所以采用一模四腔結(jié)構(gòu)，澆口

20、形式采用扇形澆口，采用兩點進料，以利于均勻充滿型腔。 2.3 確定塑件設(shè)計批量 該產(chǎn)品為批量生產(chǎn)，故設(shè)計的模具要有一定的注塑效率，由于塑件長寬度小，所以采用一模兩腔結(jié)構(gòu)，澆口形式采用扇形澆口，采用兩點進料，以利于均勻充滿型腔。 2.4 計算塑件的體積和質(zhì)量 該產(chǎn)品材料為聚乙烯,查手冊或產(chǎn)品說明得知其密度為0.921 g.cm-3 -3~1.02g.cm-3。收縮率為0.4%—0.6%。計算其平均密度為0.94g.cm-3縮率為0.5%。 （1）使用UG6.0軟件畫出三維實體圖，軟件能自動計算出所畫圖形的體積。當然也可根據(jù)形狀手動幾何計算得到該零件的體積。 通過計算塑件的體積V塑=

21、3.64cm3，可得塑件的質(zhì)量為M塑=ρV塑=0.94×3.64 = 3.42該模具為一模四腔所以M= 3.42×4=13.68g 式子中ρ塑料密度0.94g/cm3。 （2）澆注系統(tǒng)凝料體積的初步估算。 澆注系統(tǒng)的凝料在設(shè)計之前不能確定精確地數(shù)值，但是可以根據(jù)經(jīng)驗按照塑料 體積的0.2~1倍來估算。有體育本次設(shè)計采用的流道簡單并且較短，因此澆注 系統(tǒng)的凝料按塑件體積的0.2倍來估算，故以此注入模具型腔塑料熔體的總體積（既澆注系統(tǒng)的凝料和兩個塑件體積之和）為 V總=V塑（1+0.2）×2=3.64×1.2×2cm3=8.74 cm3 M澆=8.74×0.94=8.2g M總=

22、M塑+M澆=16.94g 2.5 注塑機的選擇 （1）注塑機的概述 注塑機的全稱應(yīng)為塑料成型機。注射機主要由注射裝置、合模裝置、液壓傳動系統(tǒng)、電器控制系統(tǒng)及機架等組成。如圖4.1所示，工作時模具的動、定模分別安裝于注射機的移動模板和定模固定板上，由合模機構(gòu)合模并鎖緊，由注射裝置加熱、塑化、注射、待融料在模具內(nèi)冷卻定型后由合模機構(gòu)開模，最后由推出機構(gòu)將塑件推出。 圖2 注塑機結(jié)構(gòu) 注射機的工作原理：注塑機的工作原理與打針用的注射器相似，注射成型是一個循環(huán)的過程，每一周期主要包括：定量加料—熔融塑化—施壓注射—充模冷卻—啟模取件。取出塑件后又再閉模，進行下一個循環(huán)。

23、注塑機根據(jù)塑化方式分為柱塞式注塑機和螺桿式注塑機；按機器的傳動方式又可分為液壓式、機械式和液壓—機械（連桿）式；按操作方式分為自動、半自動、手動注塑機。其特點如表4： 表3 形式 立式 臥式 直角式 容量一般為30～60g 熱塑性塑料注射機 固性塑料注射機 容量一般為20～45g 柱塞式30～60g 螺桿式60cm3以上 100～500g 結(jié)構(gòu)特性 注射裝置一般為柱塞式、液壓機械式鎖模機構(gòu)、頂出系統(tǒng)為機械頂出 注射裝置以螺桿為主，液壓機械式鎖模，頂出系統(tǒng)采用機械、液壓或兩者兼?zhèn)? 除塑化加熱系統(tǒng)外，其他與熱塑性塑料用螺桿式注射機相似 注射裝置與合模裝置的軸線

24、互相成垂直排列，優(yōu)點介于立臥兩種注射機之間 優(yōu)點 1.拆裝方便 2.安裝嵌件、活動型芯方便 1.開模后，塑件自動落下便于實現(xiàn)自動化操作 2.塑化能力大、均勻，注射壓力大，注射壓力損失小，塑件內(nèi)應(yīng)力，定向性小，可減小變形，開裂傾向 3.螺桿式可采用不同的螺桿，調(diào)節(jié)螺桿轉(zhuǎn)數(shù)、背壓等用來加工不同的塑料及不同要求的塑件 1.開模后，塑件自動落下 2.使用雙模，可以減小循環(huán)周期，提高生產(chǎn)力 缺點 1.人工取件 2.注射壓力損失大，加工高粘度塑料薄壁塑件時要求成型壓力高，塑件內(nèi)應(yīng)力大，注射速度均勻，塑化不均勻 1.裝模麻煩，安放嵌件及活動型芯不便，易發(fā)生分解 2.螺桿式加工低粘度

25、塑料，薄壁，形狀復(fù)雜塑件時易發(fā)生回流，螺桿不易清洗，貯料清洗不凈，易發(fā)生分解 3.柱塞式結(jié)構(gòu)也有立式結(jié)構(gòu)所具有的特性 1.嵌件、活動型芯安放不便，易傾斜落下 2.有柱塞式結(jié)構(gòu)的缺點 適用范圍 1.易于加工小，中型及分兩次進行雙色注射加工的塑件 2.柱塞式不宜加工流動性差，熱敏性、對應(yīng)力敏感的塑料及大面積，薄壁塑件，宜加工流動性好的中小性塑件 1.螺桿式適應(yīng)加工各種塑料，小型設(shè)備易加工薄壁、精密塑件 2.螺桿式適應(yīng)于摻和料、有填料，干著色料的直接加工 3.柱塞式也具有立式注射機中柱塞式結(jié)構(gòu)具有的加工特點 1.適用加工小型塑件，并裝有側(cè)澆口模具 2.適用加工塑件中心部位不允許

26、有澆口痕跡的平面塑件 （2）注塑機的選擇 根據(jù)上述計算的塑件總體積V總=V塑（1+0.2）×2=3.64×1.2×2cm3=8.74 cm3，依公式（V公=V總/0.8）則有：V總/0.8=8.74/0.8cm3=10.93 cm3 本次設(shè)計已計算出塑件的總體積為10.93cm3，總質(zhì)量為17.65g 根據(jù)塑料制品的體積或質(zhì)量查有關(guān)手冊選定XS-ZY-125臥式注射機。 表4 XS-ZY-125臥式注射機性能參數(shù) 注射量（cm3） 125 模具最大厚度（mm） 300 螺桿直徑（mm） 42 模具最小厚度（mm） 200 注射壓力（MPa） 150 拉桿空

27、間（mm） 260.360 注射行程（mm） 160 模具定位孔徑（mm） Ф150 鎖模力（KN） 900 噴嘴孔直徑（mm） Ф4 最大成型面積（cm2） 360 噴嘴球孔徑（mm） 12 模板最大行程（mm） 300 2.6注塑機的參數(shù)校核 為使注塑成形過程順利進行，須對以下工藝參數(shù)進行校核。 2.6.1 最大注塑量校核 我們通過學習知道注塑機的最大注塑量應(yīng)大于制件的質(zhì)量或體積（包括流道及澆口凝料和飛邊），通常注塑機的實際注塑量最好為注塑機的最大注塑量的80%，所以，本次設(shè)計選用注塑機最大注塑量應(yīng) 0.8V機≥V塑件+V澆 式中：V機

28、—注塑機的最大注塑量/cm3 V塑—塑件的體積/cm3該產(chǎn)品V塑件=7.28cm3 V澆—澆注系統(tǒng)體積/cm3該產(chǎn)品V澆=8.47cm3 故V機≥（V塑件+V澆）/0.8=（7.28+8.47）/0.8=19.69cm3 在此選擇的注塑機注塑量為125cm3，所以滿足本次設(shè)計的要求。 2.6.2 注射壓力校核. 所選用的注射機的注射壓力必須大于成型塑件所需的注射壓力。成形所需注射壓力與塑料品種、塑件的形狀及尺寸、注射機類型、噴嘴及模具流道的阻力等因素有關(guān)。根據(jù)經(jīng)驗，現(xiàn)在對塑件的流動性和黏度做比較，可知道成形所需注射壓力大致如下： 1．塑料熔體流動性好，塑件形狀簡單

29、，壁厚者所需注射壓力一般小于70MPa。 2．塑料熔體粘度較低，塑件形狀一般，精度要求一般者，所需注射壓力通常選為70~100 MPa。 3．塑料熔體具有中等粘度（PS、PE等），塑件形狀一般，有一定精度要求者，所需注射壓力選為100至140 MPa。 4．塑料熔體具有較高粘度（PMMA、PPO、PC、PSF等），塑件壁薄、尺寸大，或壁厚不均勻，尺寸精度要求嚴格的塑件，所需注射壓力約在140至180 MPa。 本次的產(chǎn)品設(shè)計為手機保護殼的塑件，整體結(jié)構(gòu)為大型薄壁零件，對粘度的要求不高，需要提高注塑壓力，所以本次注射機的注射壓力為120MPa，應(yīng)能滿足此項要求。 2.6.3鎖（合）模

30、力校核 高壓塑料熔體充滿模腔時，會產(chǎn)生使模具沿分型面分開的脹模力，此脹力等于塑件和流道系統(tǒng)在分型面上的投影面積與型腔壓力的乘積。脹模力必須小于注射機 額定鎖模力，常用塑料品種及塑件復(fù)雜程度不同，或精度不同，可選用的型腔壓力也不同。型腔壓力可根據(jù)經(jīng)驗取值，常取型腔壓力為20～40Mpa，常用塑料品種及塑件復(fù)雜程度不同，或精度不同，我們對鎖模力校核，對一些樹脂平均壓力作簡單的比較。 表5 型腔內(nèi)樹脂平均壓力/Mpa 樹脂名稱 一般成型 重視表面質(zhì)量的成型 硬質(zhì)PVC 30 40 軟質(zhì)PVC 25 35 ABS 30 40 PC 40 55 PP 30

31、40 根據(jù)上表，本塑件的材料為ABS，可選擇型腔壓力Pc=40Mpa，型腔平均壓力Pc=40MPa決定后，可以按下式校核射機的額定鎖模力： 式中 ——注射機額定鎖模力； 塑——塑件在分型面上的總投影面積（mm2）； 澆——流道系統(tǒng)在分型面上的總投影面積（mm2）； ——安全系數(shù)，通常取1.1—1.2 本次設(shè)計所選注射機T=900KN； 兩個塑件在分型面上的投影面積為：塑=5127.54mm2 流道系統(tǒng)在分型面上的總投影面積為澆=0.2塑=102.55mm2； =塑+澆=5127.54+102.55=5230.09mm2

32、 =1.2； =1.2×40×106×5230.09×10-6 =251044.32N=251.04KN T=900KN >251.04KN; 故所選注射機滿足此項要求。 2.6.4模具安裝尺寸的校核 模具厚度（閉合高度）必須滿足下式： 式中：——注射機允許的最小模具厚度（mm）； ——所設(shè)計的模具厚度（mm）； ——注射機允許的最大模具厚度（mm）； =230mm， = 290mm，= 300mm 230<290<300 所選本次選用的注射機滿足此項要求。 2.6.5開模行程的校核 注射機的最大開模行程必須大于開

33、模取出塑件所需的開模距離。本設(shè)計所選用的注塑機的最大行程與模具厚度有關(guān)，故注塑機的開模行程滿足下式: Smax≥H1+H2+(5～10)mm單分型面 式中：Smax——注射機最大開模行程，mm H1——塑件脫模所需頂出距離，mm H2——塑件脫模所需頂出的距離，mm 本設(shè)計的塑件高度H1=5mm，H2=80mm, 所以 H1+H2+(5～10)=5+80+10=95mm, Smax=300mm≥95mm 所選注射機滿足此項要求。 通過對以上工藝參數(shù)的校核，本次設(shè)計所選用的注射機滿足要求 第三章 選擇塑件的分型面 選擇分型面時，應(yīng)考慮

34、到使模具結(jié)構(gòu)簡單，分型容易，并且應(yīng)不影響塑件的外觀及使用。 根據(jù)手機保護殼的特點及精度要求將分型面設(shè)置在最大輪廓上。 圖3 分型面示意圖 第四章 標準件的選擇 模具的標準化對于生產(chǎn)中提高效率、規(guī)范工藝、提高產(chǎn)品互換性、改善生產(chǎn)環(huán)節(jié)有著很重要的作用。近年來在模具行業(yè)，特別是塑料模具行業(yè)，標準件的大量運用使生產(chǎn)更趨于標準化、簡單化，對于生產(chǎn)安全和高效起到很重要的作用，還有利于模具的國際交流和組織模具出口，打入國際市場。 4．1標準模架的選取 模架是設(shè)計制造塑料注射模的基礎(chǔ)部件，其他部件的設(shè)計與制造均依賴于它，選擇模架要根據(jù)制品的尺寸及大小，同時考慮注射機的參數(shù)，根據(jù)產(chǎn)品

35、尺寸選擇LKM_SG尺寸為2030模架。 圖4 模架的選擇 4．2標準緊固件的選用 標準緊固件主要是螺釘。螺釘是日常生活中最常用的標準件，將螺桿直接旋入被連接件之一的螺孔內(nèi)，螺釘頭部即可將兩被連接件緊固，其規(guī)格和尺寸均有相應(yīng)的標準，本設(shè)計的塑件模架中主要采用內(nèi)六角螺釘,包括M5,M6,M8和M10,M14不等，長度根據(jù)不同需要選取。 第五章 澆注系統(tǒng)的設(shè)計 5.1 概述 澆注系統(tǒng)是指模具中從注射機噴嘴開始到型腔為止的塑料流動通道，由主流道、分流道、進料澆口和冷料穴組成。 設(shè)計澆注系統(tǒng)應(yīng)注意：1,澆注系統(tǒng)力求距型腔距離近、一致，并首先進入制品的厚壁部位。2，其

36、位置力求在分型面上，便于加工并易于快速、均勻、平穩(wěn)地充滿型腔；主流道入口應(yīng)在模具中心位置。3，有利于制品的外觀，并易于安裝、替換、清除。4，排氣良好。 考慮到熔體在充填型腔的過程中熔體堆積的情況及其表觀粘度隨剪切速率的變化而發(fā)生顯著的變化，對熱塑型塑性流體而言，剪切速率增大時，表觀粘度 會降低，本塑件為薄壁件要求填充過程中的流動性要好，跟普通液體相比，ABS又具有很大的可壓縮性，當壓力增高時，其表觀粘度增加，由于塑料在注射模澆注系統(tǒng)中和型腔內(nèi)的溫度、壓力和剪切速率是隨時變化的，在設(shè)計澆注系統(tǒng)時，綜合加以考慮，以期在充模以盡可能低的表觀粘度和較快的速度充滿型腔，在保壓階段，又能通過澆注系

37、統(tǒng)使壓力充分傳遞到型腔各部分，此外，制件的外形、尺寸和對外觀的要求也影響整個澆注系統(tǒng)的形狀和尺寸，本制件上表面要求較光滑，所以，不宜在表面開設(shè)澆道，而應(yīng)采用側(cè)澆口。 5.2 流道設(shè)計 澆注系統(tǒng)主要由主流道、分流道、進料澆口和冷料穴組成。 5.2.1 主流道設(shè)計 主流道是指熔融塑料由注射機噴嘴噴出后最先經(jīng)過的部位，與注射機噴嘴同軸，因為與熔融塑料、注射機噴嘴反復(fù)接觸、碰撞，一般不直接開設(shè)在定模板上，為了制造方便，都制成可拆卸的澆口套，用螺釘或配合形式固定在定模板上。 熔料注入模具最先經(jīng)過的一段流道，直接影響到填充時間及流動速度。其澆口選擇不能太大和太小。澆口太小，熔料流動過程中冷卻面相

38、對增大，熱量消耗大，注射壓力損失也大，但澆口太大，會造成材料的浪費。因此，合理的主澆道參數(shù)，一般情況下取值如下： 1）d=d1+(0.5～1) 式中 d1—注射機噴嘴孔直徑（mm） d—主流道口直徑（mm） 所以本設(shè)計采用d1為2.5mm，得出d取為4mm。 2）α=2o～4о對流動性較差的塑料可取3о～6о。 本設(shè)計采用α=3°。 α—主流道錐角 3）H—按具體情況選擇，一般取3～8mm，H取為5mm。 H—球面配合高度 4）R=R1+（1～3） 式中R1—注射機噴嘴球面半徑（mm）

39、， R1為6mm，R取為8mm。 5）r—為主澆道與分澆道過渡處采用的圓角半徑， 按具體情況選擇，一般取1～3mm，現(xiàn)在選擇其為1.5mm。 6）L應(yīng)盡量縮短，本設(shè)計取55mm。 5.2.2分流道設(shè)計 分流道是主流道與澆口之間的通道。多型腔模具一定設(shè)置分流道，大型塑件由于使用多澆口進料也需設(shè)置分流道。 1. 分流道的設(shè)計要點： （1）流經(jīng)分流道的熔體溫度和壓力的損失要少。為此，分流道一要短，二要使粗糙度降到最低，三是容積要小，四是少彎折。 （2）要使分流道的固化時間稍慢于制品的固化時間，以利保壓、補縮和壓力傳遞； （3）要使熔料能迅速而又均勻地進入各型腔，故在多型腔設(shè)計時，在

40、保證模 具結(jié)構(gòu)強度前提下，力求采用平衡進料，而且在保證模具結(jié)構(gòu)強度前提下，力求緊湊、集中。 （4）便于加工，便于使用標準刀具，免于制造專用刀具。 2．分流道的截面形狀 分流道的截面類型有圓形、梯形、U形、半圓形等，根據(jù)塑件的材料流動性較好，長度較短，可以采用圓形分流道且呈直線布置。由于分流道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有中心部位的塑料熔體的流動狀態(tài)較為理想，因此分流道的內(nèi)表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取1.6μm左右即可，這樣表面稍不光滑，有助于塑料熔體的外層冷卻皮層固定，從而與中心部位的熔體之間產(chǎn)生一定的速度差，以保證熔體流動時具有適宜的剪切速率和剪切熱。 3. 分流道

41、的布置 分流道的布置取決于型腔的布局，兩者互相影響。分流道的布置形式分平衡式和非平衡式兩種。平衡式布置要求從主流道至各個型腔的分流道，其長度、形狀、斷面尺寸等都必須對應(yīng)相等，達到各個型腔的熱平衡和塑料流動平衡。因此各個型腔的澆口尺寸可以相同，達到各個型腔同時均衡進料。非平衡式布置的主要特點是主流道至各個型腔的分流道長度各不相同（或加上型腔大小不同）。由于本塑件的表面積較大，為了提高填充效率和熔體溫度采用平衡式圓形澆口。 圖5 分流道設(shè)計 5.3 澆口設(shè)計 澆口是主流道、分流道和型腔之間的連接部分，是澆注系統(tǒng)的最終端，很短，截面積很小。當熔融的料流在高壓下經(jīng)過澆口時，因截面積小

42、而流速加快，因摩擦作用而溫度升高，黏度降低，流動性提高，有利于充滿型腔。故澆口是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部位，其位置、形狀及尺寸等決定著塑件質(zhì)量、注射效果及注射效率。 澆口的作用：⑴快速充型，保壓補縮；⑵防止熱料回流；⑶使塑件與澆注系統(tǒng)分離。 澆口截面形狀和尺寸的確定要根據(jù)制品的尺寸大小、壁的厚薄、塑料的品種以及制品的結(jié)構(gòu)和相應(yīng)的澆口形式而定。先取小值，試模后根據(jù)情況在修正?？偟囊笫鞘谷哿弦暂^快的速度進入并充滿型腔，同時在充滿后能適時的冷卻封閉，因此，澆口的截面要小，長度要短，這樣可增大料流速度，快速冷卻封閉， 且便于塑件與澆口凝料分離，不留明顯的澆口痕跡，保證塑件外觀質(zhì)量。 注射模具的澆

43、口形式較多，其形式和安放位置有直接澆口、盤形澆口（或中心澆口）、澆口、點澆口等，具體采用的形式可以綜合各種影響因素，本設(shè)計采用圓形澆口。圓形澆口具有較好的緩沖能力和填充能力，節(jié)省了填充時間，利于塑件的成形、減少澆口痕跡，采用側(cè)澆口。 圖6 澆口 第六章 加熱系統(tǒng)的設(shè)計 概念：從注塑件的成型過程可以知道，熔體溫度對產(chǎn)品精度、表面粗糙度、成型效率有著重要的影響。對于流程長壁厚較小的塑件，為了保證塑件在沖模過程中溫度不至于變化過快，影響沖模需要對它設(shè)置加熱裝置。 圖7 加熱系統(tǒng)二維圖 6.1模具加熱的主要方式 （1）電加熱：電熱絲加熱、電熱棒加熱、電熱圈加熱。

44、 （2）介質(zhì)加熱：水介質(zhì)、熔融介質(zhì)。 6.2關(guān)于本產(chǎn)品的加熱裝置 本產(chǎn)品為薄壁件且要求精度及表面粗糙度不是太高，在注塑過程中為了防止熔體過早冷卻造成澆注不均勻，產(chǎn)品出現(xiàn)冷膈、毛刺等現(xiàn)象。我們選用冷卻水管對型芯和型腔進行循環(huán)加熱，介質(zhì)為40~60℃的水。 第七章 頂出機構(gòu)的設(shè)計 7.1 頂出機構(gòu)的分類 頂出機構(gòu)按驅(qū)動形式分為：手動頂出、機動頂出、氣動頂出。按模具結(jié)構(gòu)形式分為：一次頂出、二次頂出、螺紋頂出、特殊頂出。 7.2 頂出機構(gòu)的設(shè)計原則 （1）頂出機構(gòu)應(yīng)設(shè)置在動模一側(cè)：因塑件一般均留在動模一側(cè)以便頂出。 （2）頂出時與塑件的接觸應(yīng)為塑件內(nèi)表面及其他不明顯的位置，以

45、保證塑件外觀。 （3）頂出裝置均勻分布，頂出力作用在塑件承受力最大的部位。以防變形和損傷。 （4）頂出機構(gòu)應(yīng)平穩(wěn)順暢，靈活可靠，足夠的強度、耐磨性，平穩(wěn)順暢無卡滯，并且制造方便，易于維修。 7.3頂出機構(gòu)的基本形式 1.頂桿頂出機構(gòu) 基本形式：常用斷面形狀有圓形、矩形、腰形、半圓形、弓形和盤形等。本設(shè)計選用斜滑頂桿，因為它有兩方面作用既能做頂桿還能起內(nèi)部側(cè)抽的作用，能保證配合精度及互換性，滑動阻力最好，不卡滯，應(yīng)用很廣。頂桿的結(jié)構(gòu)形式如圖6。本次設(shè)計主要采用圓柱形頂桿，均勻的分布在塑件的兩側(cè)和中心。 圖8 滑塊機構(gòu) 圖9 頂桿的形式

46、第八章 成型零件的設(shè)計 8．1凹模的設(shè)計 凹模是成型制品外表面的成型零件。按凹模結(jié)構(gòu)的不同，可將其分為整體式，整體嵌入式，組合式，鑲拼式4種。根據(jù)對塑件結(jié)構(gòu)的分析，本次設(shè)計中采用鑲拼 式凹模。為了便于脫模，將手機保護殼兩側(cè)的型芯開設(shè)在凹模上，采用側(cè)抽芯。 8．2凸模的設(shè)計 凸模是成型塑件內(nèi)表面的成型零件，通?？梢苑譃檎w式和組合式兩種類型。 8．3成型零件工作尺寸計算 （1）塑件的收縮率波動：塑件收縮率的波動所引起的誤差應(yīng)小于塑件公差的1/3。 （2）型腔、型芯的徑向尺寸以及塑件尺寸標注，凡孔都是按基孔制，公差下限為零，公差等于上偏差；凡軸都是按基軸制，公差上限為零，公差等于

47、下偏差；中心距基本尺寸為雙向等值偏差。 在此設(shè)計當中，塑件的其他尺寸沒有精度要求,則模具型腔可直接按制品有關(guān)尺寸加工制作。 8．3.1凹模徑向尺寸計算 取模具制造公差 。 1）凹模徑向尺寸的計算 徑向尺寸? ??????? =[121.3+121.3×0.6%－3/4×0.64]0.64/4 =121+0.16(不保留小數(shù)) 高度尺寸?????? ? =[8.4+8.4×0.6%—2/3×0.64] 0.64/4 ?? ?????????????????=8 +0.16(不保留小數(shù)) 2）型芯尺寸? 大型芯徑向尺寸? ?? =[121.3+121.3

48、×0.6%+3/4×0.64]0.64/4 =122.5+0.16(保留一位小數(shù)) ? 大型芯高度尺寸??? =[8.4+8.4×0.6%+2/3×0.64] 0.64/4 ? =8.8+0.16（保留一位小數(shù)） 第九章 模具設(shè)計總圖 圖10 模具三維裝配圖 圖11 剖視圖 第十章 結(jié) 論 經(jīng)過三個月的認真分析與計算，順利的完成了預(yù)期設(shè)計目標，用UG建立手機保護殼的三維造型圖，并繪制了二維模具裝配圖及主要成型零部件圖。通過這次畢業(yè)設(shè)計，我對模具設(shè)計有了更深入的了解。從分析塑料件產(chǎn)品，建立零件三維

49、造型圖，塑件的結(jié)構(gòu)工藝特點，進行模具設(shè)計，計算繪制模具總裝圖和零件圖，到制作修改論文與最后的修改審查工作，在此期間學到了很多東西。 設(shè)計過程中 ，首先針對注塑模的設(shè)計與制造進行了文獻檢索，了解了模具設(shè)計的基本步驟與發(fā)展現(xiàn)狀，并制定了設(shè)計方案和具體的進度計劃。我充分利用三年來所學的專業(yè)知識，通過Pro／E、UG兩種方式造型，鍛煉了我對兩種軟件應(yīng)用的熟練程度，同時也讓我看到了二者的不同點和相互互補的地方，區(qū)分開了二者的優(yōu)劣，為以后進一步學習奠定了基礎(chǔ)。 本模具有以下幾個特點a.模具采用的是單分型面注塑模具。b.模具采用多點進料點澆口澆注的方式，這樣減小進料口的收縮對手機保護殼的影響。且進料均勻

50、，澆口在塑件端面，不會在型齒上留痕跡。c.本設(shè)計采用是一模兩腔式模具，生產(chǎn)效率完全可以達到生產(chǎn)要求。d.模板零件大部分均采用標準件，這樣就大大縮短了模具的開發(fā)周期，模具的型腔結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 這次畢業(yè)設(shè)計讓我對一套模具從設(shè)計到加工的全過程有了清醒而直觀的認識，了解了注塑模的工作原理，對模具主要零件的設(shè)計及精度的確定具備了一定的經(jīng)驗知識，能夠?qū)δ＞咴O(shè)計中常出現(xiàn)的問題提出合理的解決方法，這些都為我以后從事實際工程技術(shù)工作奠定了一個堅實的基礎(chǔ)。 參考文獻 [1]葉久新.塑料模設(shè)計指導[M].北京：北京理工大學出版社，2010. [2]張興華，鐘更進.UG NX

51、5.0模具設(shè)計范例教程[M].北京：北京理工大學出版社，2011. [3]蔣昌華.塑料成型工藝與模具設(shè)計[M].北京：北京理工大學出版社，2010. [4]王冰.機械制圖及測繪實訓[M].北京：高等教育出版社，2009. [5]葉久新，王群.塑料制品成型及模具設(shè)計[M].長沙:湖南科技出版社，2004. [6]伍先明，等.塑料模具設(shè)計指導[M].北京：國防工業(yè)出版社，2006. 致 謝 通過三個月時間的忙碌，本次畢業(yè)設(shè)計論文已接近尾聲，作為一個大專生，由于缺乏實踐經(jīng)驗，難免有許多問題，在這里衷心感謝指導老師的教導

52、，以及同 學們的幫助，讓我按時完成畢業(yè)設(shè)計。 在畢業(yè)設(shè)計過程中，遇到許多困難。在此感謝指導老師邢薇老師給我的悉心的幫助和對我的耐心而細致的指導。除了敬佩邢薇老師的專業(yè)水平以外，她的治學嚴謹和科學研究的精神也是我學習的榜樣，并將影響我以后的學習和工作。同時感謝學院、系領(lǐng)導對我們的教導和關(guān)注；感謝大學三年傳授我們專業(yè)知識的所有老師。還有感謝我的同學，他們給了我無數(shù)的關(guān)心和鼓勵，也讓我的大學生活充滿溫暖和歡樂。如果沒有他們的幫助，這次畢業(yè)設(shè)計可能很難完成。他們在設(shè)計過程中給我許多建議。在此更要感謝我的專業(yè)老師，是你們的細心知道和關(guān)懷，使我能順利的完成我的畢業(yè)論文。老師對于學生總是默默的付出，盡管很多時候我們并沒有重視論文的寫作，沒有按時完成老師布置的任務(wù)，但是老師還是能主動的和我們聯(lián)系，告訴我們應(yīng)該怎樣修改論文，怎樣按照要求完成相關(guān)的論文設(shè)計。老師的檢查 總是很仔細的，可以認真的看論文的每個細小的格式要求，認真的讀每一個同學的論文，然后提出最中肯的意見，這是很難得的。他們做到了一個老師該做到的一切，這是一種對自己工作的敬業(yè)，也是對學生的負責和關(guān)心。   - 34 -